Mobiles Ad-hoc-Netzwerk
Ein Mobiles Ad-hoc-Netzwerk (MANet, auch Mesh Netzwerk) ist ein selbstkonfigurierendes Netzwerk, das meist auf Basis eines Funknetzwerks aufgebaut ist.
Innerhalb des Netzwerks können mobile Geräte, wie z.B. Mobiltelefone, Kleincomputer oder Laptops, sofort eine Verbindung zueinander aufbauen, ohne dass eine übergeordnete Infrastuktur (wie z. B. Wireless Access Points) benötigt wird. Jedes Gerät (Knoten) dient hierbei nicht nur als Sende- und Empfangsstation für Sprache oder Datenübertragung, sondern auch als Router für andere Teilnehmer. Wichtig ist daher kooperatives Verhalten, da oft knappe Ressourcen wie Rechenzeit, Energie und Bandbreite für andere Teilnehmer bereitgestellt werden müssen. Ähnlich wie in Peer-to-Peer-Netzen, führt die Kommunikation über MANets zu günstiger Lastverteilung, da es keine zentralen Instanzen gibt. Die Bewegung der Knoten erfordert aufwändige Routingverfahren, weil die Tabellen für die Weiterleitung von Datenpaketen ständig aktualisiert werden müssen.
Siehe auch: Ad-hoc-Netzwerk
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Funktionsweise
1. direkte Verbindung: die einzelnen Knoten sehen sich und können miteinander kommunizieren.
Bild:Adhoc_simple.gif
2. indirekte Verbindung: die einzelnen Knoten sind zum teil so weit voneinander entfernt, dass sie nicht direkt miteinander kommunizieren können. Hierbei leiten die dazwischen liegenden Knoten die Daten weiter. Auf diese Weise kann ein fast beliebig großes, sich selbst verwaltendes Netzwerk entstehen.
Bild:Adhoc_multihop.gif
Routingverfahren
Um eine zielgerichtete Weiterleitung der Daten in einem mobilen Ad-hoc-Netzwerk zu ermöglichen, kommen spezielle Routingprotokolle zum Einsatz. Diese haben die Aufgabe, einen Pfad vom Quell- zum Zielknoten zu bestimmen. Je nach verwendeter Metrik sollte dieser z. B. möglichst kurz sein, oder möglichst gering belastete Regionen des Netzwerks nutzen. Auf Grund der speziellen Bedingungen in einem mobilen Ad-hoc-Netzwerk können die üblicherweise im Internet eingesetzten Routingalgorithmen nicht verwendet werden. Der wesentliche Grund hierfür ist die hohe Mobilität der Knoten und die daraus resultierenden häufigen Topologiewechsel. Die in mobilen Ad-hoc-Netzwerken eingesetzten Routingverfahren unterteilen sich zunächst in die positionsbasierten und die topologiebasierten Verfahren. Die topologiebasierten Routingverfahren unterteilen sich wiederum in proaktive, reaktive und hybride Methoden.
positionsbasierte Routingverfahren
Positionsbasierte Routingverfahren nutzen Informationen über die genauen Positionen der Knoten. Diese Informationen werden z. B. über GPS-Empfänger gewonnen. An Hand dieser Informationen lässt sich der beste Pfad zwischen Quell- und Zielknoten bestimmen. Ein Beispiel für ein positionsbasiertes Routingprotokoll ist LAR.
topologiebasierte Routingverfahren
Die topologiebasierten Routingverfahren kommen ohne genaue Informationen über die Positionen der Knoten des mobilen Ad-hoc-Netzwerks aus. Ihnen genügen Informationen über die Nachbarschaftsbeziehungen der Knoten, also welche Knoten eine direkte Verbindung haben und somit ohne die Hilfe anderer Knoten miteinander kommunizieren können. Diese Informationen werden meistens durch den Versand so genannter HELLO-Pakete gewonnen.
proaktive Verfahren
Proaktive Routingverfahren bestimmen die zu verwendenden Pfade zwischen zwei Knoten bereits bevor diese tatsächlich benötigt werden. Sollen dann tatsächlich Daten verschickt werden, so muss nicht auf die Bestimmung des Pfads zum Zielknoten gewartet werden. Nachteilig ist dafür jedoch, dass diese Verfahren viele Kontrollpakete verschicken um Pfade zu bestimmen, die womöglich später nicht benötigt werden. Ein Beispiel für ein Protokoll aus dieser Klasse ist das „Optimized Link State Routing“ (OLSR).
reaktive Verfahren
Im Gegensatz zu den proaktiven Verfahren bestimmen reaktive Routingverfahren für mobile Ad-hoc-Netzwerke die benötigten Pfade zwischen zwei Knoten erst, wenn diese tatsächlich benötigt werden. Daraus ergibt sicht, dass das erste Datenpaket einer Verbindung erst mit einer geringen Verzögerung versendet werden kann, da zunächst auf den Abschluß der Routenbestimmung gewartet werden muss. Dafür werden allerdings auch nur Kontrollpakete versendet, wenn tatsächlich Daten verschickt werden und dies zur Routenbestimmung notwendig ist. Dies schlägt sich positiv im Energieverbrauch der Knoten nieder. Das Protokoll „Ad hoc On-Demand Distance Vector“ (AODV) ist ein Beispiel für ein Protokoll dieser Kategorie.
hybride Verfahren
Hybride Verfahren kombinieren proaktive und reaktive Routingverfahren. Dabei soll das Ziel erreicht werden, die Vorteile der beiden Ansätze in einem neuen Routingprotokoll zusammenzufassen. Beispielsweise kann in einem lokal beschränkten Bereich ein proaktives Verfahren eingesetzt werden, während für weiter entfernte Ziele ein reaktives Verfahen eingesetzt wird. Dies vermindert die Belastung des Netzwerks durch Kontrollpakete, die bei einem rein proaktiven Verfahen über das gesamte Netzwerk versendet würden. Trotzdem stehen für lokale Ziele sofort Pfade zur Verfügung, ohne dass auf deren Bestimmung wie bei einem rein reaktiven Verfahen gewartet werden müsste. ZRP ist ein Routingprotokoll, dass diesen Ansatz umsetzt.
Kommerzielle Bedeutung
2004 ist das Thema noch ziemlich akademisch und es existieren fast ausschließlich einige Pilotprojekte. Die Übernahme von MeshNetworks, einem führenden Anbieter im Bereich mobiler Ad-hoc Netzwerke, durch Motorola Ende 2004 zeigt, dass die Industrie hier mit stark wachsenden Märkten rechnet. Die Firma 4G - Systeme bietet den sogenannten Mesh Cube an, einen embedded Linux PC für den schnellen und einfachen Aufbau von Mesh Netzwerken. Sowohl als proprietäres Produkt unter dem Namen Access Cube, als auch in einer Open-Source Ausführung als Mesh Cube